DE2017974A1 - Process for the preparation of aminoalkylenephosphonic acids - Google Patents
Process for the preparation of aminoalkylenephosphonic acidsInfo
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Description
Jloh. A. Benckteer &nbH - £7OO Lucfwifishafen/Rhein Jloh. A. Benckteer & nbH - £ 7OO Lucfwifishafen / Rhine
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Ludwigshafen, 7.4.1970 Dr.B/Mm - int.Nr.Ludwigshafen, 7.4.1970 Dr B / Mm - int.Nr.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aminoalkylenphosphonsäuren.The present invention relates to a process for the preparation of aminoalkylenephosphonic acids.
Die Aminoalkylenphosphonsäuren sind ausgezeichnete Komplexbild- ä ner für polyvalente Metalle,. z.B. Calcium, Magnesium, Eisen usw. Sie sind hydrolysebeständig und werden deshalb vor allem flüssigen Reinigungsmitteln zugesetzt. Da die Aminoalkylenphosphonsäuren schon in unterste1 chiometrischen Mengen, sogenannten Impf mengen, wirken, haben si· in den letzten Jahren eine immer größere Bedeutung erlangt.The aminoalkylenephosphonic are excellent complexing like ner of polyvalent metals ,. eg calcium, magnesium, iron etc. They are resistant to hydrolysis and are therefore mainly added to liquid cleaning agents. Since the aminoalkylenephosphonic, crowds so-called vaccine already in bottom 1 chiometrischen quantities act, si · have gained increasing importance in recent years.
Zur Herstellung der Verbindungen sind schon eine Reihe von Verfahren bekannt. So werden die Verbindungen nach der Deutschen Auslegeschrift 1 214 229 aus Aain, Formaldehyd und phosphoriger Säure hergestellt. Bei dieser Umsetzung entsteht jedoch stets ein Gemisch aus verschiedenen Komponenten, so daß in der ^A number of processes are already known for producing the compounds. So are the connections according to the Germans Auslegeschrift 1 214 229 made from aline, formaldehyde and phosphorous acid. In this implementation, however, always arises a mixture of different components, so that in the ^
Deutschen Auslegeschrift 1 259 .337 vorgeschlagen wird, einen ™ Überschuß an phosphoriger Säure anzuwenden, um so zu reineren Produkten zu gelangen.German Auslegeschrift 1 259 .337 is proposed a ™ To use excess phosphorous acid in order to obtain purer products.
In der Britischen Patentschrift 1 142 294. wird ferner ein Verfahren beschrieben, nach dem anstell· von phosphoriger Säure das billigere Phosphortrichlorid mit Anin und Formaldehyd zu Aminoalkylenphosphonsäuren umgesetzt wird.In British patent specification 1,142,294, a process is also described in which, instead of phosphorous acid, the cheaper phosphorus trichloride is reacted with anine and formaldehyde to form aminoalkylenephosphonic acids.
_ 2 - BAD ORIGINAL_ 2 - ORIGINAL BATHROOM
109845/1891109845/1891
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Foatfach 21O1S7 2017974 Foat compartment 21O1S7 2017974
— 65O —- 65O -
Als Nachteil dieses Verfahrens hat sich gezeigt, daß die Reaktion sehr stürmisch verläuft. Da sich die Reaktionelösung dabei stark erwärmt, kann das Phosphortrichlorid nur langsam und unter guter Kühlung zugetropft werden. Infolge des niederen Siedepunkts des Phosphor trichloride ist es jedoch oft nicht zu vermeiden, daß ein Teil des Phosphortrichlorids abdestilliert oder auch von den in großen Mengen entweichenden Ghlorwasserstcffgasen mitgerissen wird. Dieses Phosphortrichlorid fehlt dann bei der Umsetzung, was eine Ausbeuteverminderung zur Folge hat, es sei denn, man arbeitet mit einem Überschuß an Phosphortrichlorid, um den Verlust auszugleichen.A disadvantage of this process has been shown to be that the reaction runs very stormy. Since the reaction solution is strong heated, the phosphorus trichloride can only slowly and under good Cooling are added dropwise. Due to the low boiling point of phosphorus trichloride, however, it is often unavoidable that some of the phosphorus trichloride is distilled off or is entrained by the hydrogen chloride gases escaping in large quantities. This phosphorus trichloride is then missing in the implementation, which results in a reduction in yield, unless one works with an excess of phosphorus trichloride to compensate for the loss.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile verhindert werden können, wenn man anstelle von Phosphortrichlorid Glykol-chlorphosphite mit Aldehyden oder Ketonen und Aminen oder Salzen der Amine oder Säureamiden niederer Mono- oder Dicarbonsäuren umsetzt.It has now been found that these disadvantages can be prevented if, instead of phosphorus trichloride, glycol chlorophosphites with aldehydes or ketones and amines or salts are used Amines or acid amides of lower mono- or dicarboxylic acids.
Gegenüber dem bekannten Verfahren alt Phosphortrichlorid besitzt das Verfahren der Erfindung den Vorteil, daft die Glykolchlor-phosphite einen wesentlich höheren Siedepunkt besitzen als Phosphortrichlorid und deshalb viel schneller zugegeben werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch Erwärmung der Reaktionslösung Verluste an Glykol-chlor-phoephit durch Abdestillieren auftreten. So siedet z.B. Äthylenglykolchlor-phosphit la Vakuum bei 50 mm Druck bei 71°C, während Phosphortrichlorid schon bei Normaldruck bei fast der gleichen Temperatur, nämlich bei 74,50C übergeht. Das Verfahren der Er-Compared to the known method of phosphorus trichloride, the method of the invention has the advantage that the glycol chlorophosphites have a significantly higher boiling point than phosphorus trichloride and can therefore be added much more quickly without the risk of loss of glycol chlorine by heating the reaction solution -phoephite occur by distilling off. For example, boiling Äthylenglykolchlor phosphite la vacuum at 50 mm pressure at 71 ° C while phosphorus trichloride passes already under normal pressure at almost the same temperature, namely at 74.5 0 C. The procedure of
3 _ BAD ORIG'NÄL 3 _ BAD ORIG'NÄL
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findung 1st besonders vorteilhaft bei der Herstellung größerer Mengen an Aminoalkylenphosphonsäuren, da hierbei Faktoren wie Kühlung und Reaktionszelt für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens entscheidend sind.Finding is particularly advantageous when making larger ones Amounts of aminoalkylenephosphonic acids, since factors such as cooling and reaction time are decisive for the economic viability of the process.
Es sind zwar schon Verfahren bekannt, nach denen Phosphorigsäurediester aus niederen einwertigen Alkoholen mit Amin und Formaldehyd umgesetzt werden. Hierbei werden jedoch zunächst die Ester der Aminoalkylenphosphonsäuren erhalten, die erst zu den Säuren verseift werden nüssen. Gemäß der Erfindung werden dagegen ChlorgIyko!phosphorigsäureester eingesetzt, wobei während der Reaktion Chlorwasserstoff entsteht, der auf die Umsetzung einen günstigen Einfluß ausübt und auch gleichzeitig den Glykolester verseift, so daß nan gleich zu den freien Aminoalkylenphosphonsäuren gelangt. Darüber hinaus lassen sich die erfindungsgeaäß verwendeten Chlorphosphorigsäureester aus mehrwertigen Alkoholen auch besser und reiner herstellen als die bekannten Phosphorigsäurediester einwertiger Alkohole. So entstehen bei der Umsetzung von 1 Mol Phosphortrichlorld alt 2 Mol einwertigem Alkohol stets Gemische aus Phosphorigsäurediester und Esterhalogeniden, die erst gereinigt werden Müssen, während sich bei der Umsetzung von 1 Hol Phoephortrlchlorid mit 1 Mol Glykol nahezu quantitativ der Glykolchlorphosphorlgsäureester bildet. Es ist deshalb möglich, die rohen Glykolchlorphosphorigsäureester ohne Reinigung direkt Mit AedLn und Formaldehyd zu den Aminoalkylenphosphonsäuren umzusetzen, was ein weiterer Vorteil des erfindungsgeaäßen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren darstellt.Processes are already known according to which phosphorous acid diesters are reacted from lower monohydric alcohols with amine and formaldehyde. Here, however, the esters are used first of the aminoalkylenephosphonic acids which only become the acids nuts are saponified. According to the invention, on the other hand, chloroglycol phosphorous acid esters are used, and during the reaction Hydrogen chloride is formed, which has a favorable influence on the conversion and also saponifies the glycol ester at the same time, so that nan immediately arrives at the free aminoalkylenephosphonic acids. In addition, the chlorophosphorous acid esters used according to the invention can also be obtained from polyhydric alcohols Produce better and purer than the well-known phosphorous acid diesters of monohydric alcohols. This is how the implementation of 1 mole of Phosphortrichlorld alters 2 moles of monohydric alcohol Mixtures of phosphorous acid diesters and ester halides, which first have to be purified while the reaction is taking place The glycol chlorophosphoric acid ester forms almost quantitatively from 1 hol Phoephortrlchlorid with 1 mol glycol. It is therefore possible to use the crude Glykolchlorphosphorigsäureester without Purification to be implemented directly with AedLn and formaldehyde to form the aminoalkylenephosphonic acids, which is a further advantage of the process according to the invention over the known processes represents.
BAD ORIGINAL 10984 5/1898 BAD ORIGINAL 10984 5/1898
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glykol-chlor-phosphitr 1,2-Propylenglykol-chlor-phosphit, 1,3-Butylenglykol-chior-phosphit verwendet.glycol-chloro-phosphite r 1, 2-propylene glycol-chloro-phosphite, 1, 3-butylene glycol-chloro-phosphite used.
Die Glykol-chlor-phosphite können mit all den Mono- oder Polyaminen oder deren Salzen sowie Aldehyden und Ketonen umgesetzt werden, die schon aus den Herstellungsverfahren von Amlnoalkylenphosphonsäuren mit phosphoriger Säure bzw. Phosphortrichlorid bekannt sind.The glycol-chlorophosphites can be mixed with all the mono- or polyamines or their salts as well as aldehydes and ketones are implemented, which are already from the production process of Amlnoalkylenphosphonsäuren with phosphorous acid or phosphorus trichloride are known.
Es hat sich gezeigt, daß besonders gute Ausbeuten an Aminoalkylenphosphonsäuren auch bei der Umsetzung von Glykol-chlor-phosphit mit Säurearaiden niederer Mono- oder Dicarbonsäuren wie Formamid, Oxamid oder Harnstoff erhalten werden.It has been shown that particularly good yields of aminoalkylenephosphonic acids also in the reaction of glycol-chlorophosphite with acid araids of lower mono- or dicarboxylic acids such as formamide, Oxamide or urea can be obtained.
Die Umsetzung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Man kann in einem Reaktionskolben das Amin mit verdünnter Salzsäure neutralisieren, Aldehyd und Glykol-chlor-phosphit zugeben und anschließend noch 1 bis 2 Stunden im siedenden Wasserbad weitererhitzen. Man kann auch das freie Amin mit z.B. Formalinlösung vermischt mit Glykol-chlor-phosphit zur Reaktion bringen.The reaction can be carried out in various ways. The amine can be mixed with dilute hydrochloric acid in a reaction flask neutralize, add aldehyde and glycol-chlorophosphite and then in a boiling water bath for 1 to 2 hours continue heating. You can also use the free amine with, for example, formalin solution mixed with glycol-chlorophosphite to react.
Man kann weiterhin in anderer Reihenfolge arbeiten, indem man zuerst das Glykol-chlor-phosphit mit dem Aldehyd umsetzt und anschließend das Amin oder ein Salz des Amins oder ein Säureamid zugibt.You can continue to work in a different order by first reacting the glycol-chlorophosphite with the aldehyde and then the amine or a salt of the amine or an acid amide is added.
Das Glykol-chlor-phosphit wird nach bekannten Verfahren aus Glykol und Phosphortrichlorid in Gegenwart von MethylenchloridThe glycol-chlorophosphite is made according to known methods Glycol and phosphorus trichloride in the presence of methylene chloride
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als Verdünnungsmittel gewonnen. Nach Abdestillieren des Verdünnungsmittels auf dem Wasserbad wird das Glykol-chlor-phosphit im Vakuum destilliert.obtained as a diluent. After distilling off the diluent on the water bath, the glycol-chlorophosphite becomes distilled in vacuo.
Man kann aber auch ohne Verdünnungsmittel arbeiten und den rohen Ester direkt zur Reaktion bringen. Es ist so möglich, in einem Gang durch Zugabe des Aldehyds oder Ketons zu dem rohen Ester und anschließendem Zutropfen des Arainchlorhydrats oder Säureamids zu den Aminoalkylenphosphonsäuren zu gelangen.But you can also work without a diluent and use the raw React the ester directly. It is thus possible in one go by adding the aldehyde or ketone to the crude ester and then adding dropwise the Arainchlorhydrat or acid amide to arrive at the aminoalkylenephosphonic acids.
Selbstverständlich können auch Gemische verschiedener Amine mit Aldehyden oder Ketonen und Glykol-chlor-phosphiten zur Umsetzung gebracht werden.Mixtures of different amines can of course also be used Aldehydes or ketones and glycol-chlorophosphites for implementation to be brought.
Die Isolierung der Reaktionsprodukte kann so erfolgen, daß man die Reaktionslösung einengt und die kristallisierte Verbindung durch Abnutsehen und Nachwaschen mit wenig Wasser, Alkohol oder Aceton reinisoliert. Man kann aber auch die rohen Reaktionslösungen vorzugsweise bei Phosphonsäuren, die schlecht kristalli sieren oder als öle anfallen,direkt Reinigungsmitteln in fester und flüssiger Form einverleiben oder sie in wäßrigen Systemen zur Steinverhütung in unterstöchiometrischen Mengen einsetzen. Das in der Reaktionslösung vorhandene Glykol stört dabei nicht. Die Anwesenheit von Glykol bei steinverhütenden Zubereitungen hat sich vielmehr als Vorteil erwiesen.The isolation of the reaction products can be carried out in such a way that the reaction solution is concentrated and the crystallized compound by removing and washing with a little water, alcohol or Acetone pure isolated. But you can also use the crude reaction solutions, preferably in the case of phosphonic acids, which crystallize poorly or as oils, direct cleaning agents in solid and incorporate them in liquid form or in aqueous systems use for stone prevention in substoichiometric amounts. The glycol present in the reaction solution does not interfere with this. Rather, the presence of glycol in stone-preventing preparations has proven to be an advantage.
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Zu der Mischung aus 30 g Äthylendiamin VX/2 Mol), 100 g konz. Salzsäure (1 Mol) und 200 g 30 %iger Fcrmaldehydlösung (Z Mol) werden unter Rühren innerhalb von 30 Minuten 252 g Äthylenglykol-chlor-phosphit (2 Mol) im stehenden Wasserbad gegeben. Die Temperatur der Reaktioraslösung steigt dabei bis 800C. Anschließend wird noch 2 Stunden im siedenden Wasserbad weitererhitzt und dann im Vakuum eingesagt. Mach Waschen mit Wasser und Alkohol wird Äthylendlaffiin-fcetra-toetBylenphosphonsäure) als weiße feste Substanz erhalten.To the mixture of 30 g of ethylenediamine VX / 2 mol), 100 g of conc. Hydrochloric acid (1 mol) and 200 g of 30% strength formaldehyde solution (Z mol) are added to a standing water bath within 30 minutes with 252 g of ethylene glycol chlorophosphite (2 mol) while stirring. The temperature of the Reaktioraslösung rises to 80 0 C. The mixture is then further heated for 2 hours in the boiling water bath and then says in vacuo. After washing with water and alcohol, ethylendlaffin-fcetra-toetBylenephosphonic acid) is obtained as a white solid substance.
Ausbeute: 53 % der Theorie.
Beispiel 2 Yield: 53% of theory.
Example 2
Unter Kühlung wird eine Mischung aus 30 g Ethylendiamin (1/2 Mol) , 100 g konz. Salzsäure (1 Mol) und 2OO g 30 tiger Formalinlösung (2 Mol) hergestellt und dazu unter Rühren 2SO g 1,2-Propylenglykolchlor-phosphit (2 Mol) zugetropft und noch 2 Stunden bei 110°C weitergerührt. Die Reaktionslösung kann ohne Reinigung direkt Reinigungsmitteln zugesetzt werden.A mixture of 30 g of ethylenediamine (1/2 mol), 100 g conc. Hydrochloric acid (1 mol) and 2OO g of 30-tiger formalin solution (2 mol) and, with stirring, 2SO g of 1,2-propylene glycol chlorophosphite (2 mol) were added dropwise and the mixture was stirred at 110 ° C. for a further 2 hours. The reaction solution can be used directly without purification Detergents are added.
Zu 378 g Äthylenglykol-chlor-phosphit {roh, nicht destilliert) (3 Mol) werden unter Rühren 3OO g 30 %ige Formalinlösung (3 Mol) innerhalb von 10 Minuten in stehenden Wasserbad gegeben. Die Temperatur der Reaktionslösung steigt dabei auf 60°C. Anschließend werden 45 g Formamid (1 Mol) hinzugegeben und die Reaktionslösung noch 2 Stunden im siedenden Wasserbad gerührt.To 378 g of ethylene glycol chlorophosphite (raw, not distilled) (3 mol) are stirred with 3OO g of 30% formalin solution (3 mol) placed in standing water bath within 10 minutes. The temperature of the reaction solution rises to 60 ° C. during this process. Afterward 45 g of formamide (1 mol) are added and the The reaction solution was stirred in a boiling water bath for a further 2 hours.
109«4rSV1898109 «4rSV1898
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Beim Abkühlen kristallisiert Nitrilo-tris- (methylenphosphonsäure) aus. Es wird abgesaugt und mit Aceton gewaschen.On cooling, nitrilo-tris (methylenephosphonic acid) crystallizes the end. It is filtered off with suction and washed with acetone.
Zu 103 g Diäthylentriamln (1 Mol) werden unter Rühren 500 g 30 %ige Formalinlösung CS Mol) gegeben und anschließend 63Og A'thylenglykol-chlor-phosphit (5. Mol) im stehenden Wasserbad getropft. Die Temperatur der Reaktionslösung steigt dabei auf 85°C. Die Reaktionsmisciiang wird noch 1 bis 2 Stunden im siedenden Wasserbad erhitzt. Die so erhaltene wäßrige Lösung von Dläthylentriamin-penta-(methylenphosphonsäure) kann ohne Reinigung direkt Reinigungsmitteln zugegeben werden.To 103 g of diethylenetriamine (1 mol), 500 g of 30% strength formalin solution (CS mol) are added with stirring and then 63O g Ethylene glycol chlorophosphite (5th mol) in a standing water bath dripped. The temperature of the reaction solution rises 85 ° C. The reaction mixture is heated in a boiling water bath for a further 1 to 2 hours. The thus obtained aqueous solution of Dläthylenetriamine-penta- (methylenephosphonic acid) can be used without Cleaning agents can be added directly to cleaning agents.
konz. Salzsäure (3 Mol) und 5OO g 30 %iger Formalinlösungconc. Hydrochloric acid (3 mol) and 500 g of 30% formalin solution
(5. Mol) werden 770 g l,3-Butylenglykol-chlof~phosphit (5. Mol)(5th mol) 770 g 1,3-butylene glycol chlorophosphite (5th mol) getropft und das Reaktionsgemisch anschließend noch 2 Stundenadded dropwise and the reaction mixture then a further 2 hours auf 100 bis 1100C erhitzt. Die so erhaltene wäßrige Lösungheated to 100 to 110 ° C. The aqueous solution thus obtained kann ohne Reinigung direkt Reinigungsmitteln zugesetzt werden.cleaning agents can be added directly without cleaning.
Zu einem Gemisch aus 53,5 g Ammoniumchlorid (1 Mol) und 300 g 30 %tger Formalinlösung (3 Mol) werden unter Rühren und Wasserbadkühlung 378 g Üthylenglykol-chlor-phosphit (3. Mol) getropftTo a mixture of 53.5 g ammonium chloride (1 mol) and 300 g 30% formalin solution (3 mol) are added dropwise with stirring and cooling in a water bath, 378 g of ethylene glycol chlorophosphite (3rd mol)
1098845/16961098 8 45/1696
Joh. A. Bencki^eh ümbH > 67OO LucOvbrjshafenSRheln _ Joh. A. Bencki ^ eh ümbH > 67OO LucOvbrjshafenSRheln _
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und die Reaktionsraischung noch 1 bis 2 Stunden im siedenden Wasserbad gerührt. Beim Abkühlen kristallisiert Nitrilo-tris-(roethylenphosphonsäure) aus. Es wird abgesaugt und mit Aceton gewaschen.and the reaction mixture for 1 to 2 hours in a boiling water bath touched. Nitrilo-tris- (roethylenephosphonic acid) crystallizes on cooling the end. It is filtered off with suction and washed with acetone.
Ausbeute: 71,4 % der Theorie.Yield: 71.4% of theory.
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